DE102008043031A1 - Process for producing a fiber-reinforced plastic profile - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines faserverstärkten Kunststoffprofils (10) durch Pultrusion auf der Basis einer thermoplastischen Matrix (12) mit in die Matrix (12) imprägnierten Fasern (14). Es wird vorgeschlagen, dass die Matrix (12) nach Durchführung des Pultrusionsverfahrens mindestens teilweise aufgeschäumt wird.The invention relates to a method for producing at least one fiber-reinforced plastic profile (10) by pultrusion on the basis of a thermoplastic matrix (12) with fibers (14) impregnated in the matrix (12). It is proposed that the matrix (12) is at least partially foamed after carrying out the pultrusion process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines faserverstärkten Kunststoffprofiles nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a process for producing at least one fiber-reinforced plastic profiles according to the preamble of claim 1.

Aus der Offenlegungsschrift DE 198 52 159 C1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen durch Pultrusion auf der Basis einer thermoplastischen Matrix mit in die Matrix imprägnierten Fasern bekannt. Hierbei werden im Wickelverfahren verarbeitbare Fasern von einer Spule abgezogen, in einer Ummantelungsdüse mit durch einen Aufschmelzextruder zugeführter thermoplastischer Schmelze imprägniert und auf einem sich drehenden Formkern abgelegt.From the publication DE 198 52 159 C1 is a generic method for the production of fiber-reinforced plastic profiles by pultrusion based on a thermoplastic matrix with impregnated into the matrix fibers known. In this process, fibers that can be processed in the winding process are drawn off from a bobbin, impregnated in a coating nozzle with a thermoplastic melt supplied by a melting extruder and deposited on a rotating mold core.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen bereitzustellen, das eine Isolierung der faserverstärkten Kunststoffprofile bereits im Fertigungsprozess ermöglicht.task The invention is a simple and inexpensive Process for producing fiber-reinforced plastic profiles to provide an insulation of the fiber reinforced Plastic profiles already possible in the manufacturing process.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention with the features of claim 1.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen wird die Matrix nach Durchführung des Pultrusionsverfahrens (auch Strangziehverfahren) mindestens teilweise aufgeschäumt. In vorteilhafter Weise kann der Schaum als Isolierung für das faserverstärkte Kunststoffprofil dienen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass hierdurch eine Isolierung des faserverstärkten Kunststoffprofils bereits im Fertigungsprozess ermöglicht ist. Hierdurch ist kein zusätzliches Werkzeug und auch kein weiterer Fertigungsschritt notwendig. Somit können bereits bestehende Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, da die Anlagen ohne Umbauten dafür eingesetzt werden können. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass kein zusätzlicher und insbesondere kein artfremder Werkstoff zur Isolierung notwendig ist, so dass eine verbesserte Recyclingfähigkeit des Kunststoffprofils erzielt wird. In vorteilhafter weise ist der Schaumstoff praktisch aus jedem Kunststoff herstellbar.at a process according to the invention for the preparation of fiber reinforced plastic profiles becomes the matrix after carrying out the pultrusion process (also pultrusion process) foamed at least partially. In an advantageous way The foam can be used as insulation for the fiber-reinforced plastic profile serve. A significant advantage of the invention Procedure is that this results in an isolation of the fiber-reinforced Plastic profiles already in the manufacturing process is possible. This is no additional tool and no further production step necessary. Thus already can existing systems for carrying out the inventive Procedure used because the equipment used without any modifications can be. A particular advantage of the invention Procedure is that no additional and in particular no kind of foreign material is necessary for insulation, so that achieved an improved recyclability of the plastic profile becomes. Advantageously, the foam is virtually of any kind Plastic can be produced.

Vorzugsweise erfolgt das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix durch ein chemisches Treibverfahren. Hierdurch ist auf einfache und kostengünstige Weise ein Aufschäumen der Matrix realisierbar, indem der Matrix nach der Pultrusion mindestens ein Treibmittel zugesetzt wird, wobei die die Matrix aufschäumenden Gase bei der Polymerisation frei werden.Preferably the at least partial foaming of the matrix takes place by a chemical blowing process. This is easy on and cost-effective way of foaming the matrix feasible by at least one of the matrix after pultrusion Propellant is added, wherein the foaming the matrix Gases are released during the polymerization.

Bevorzugt erfolgt das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix durch ein physikalisches Treibverfahren. Auch hierdurch ist auf einfache und kostengünstige Weise ein Aufschäumen der Matrix realisierbar, indem in der Matrix mindestens ein Gas zur Expansion gebracht wird. Hierbei werden der Matrix nach der Pultrusion niedrig siedende Flüssigkeiten zugesetzt, die im Verlauf der Polymerisation verdampfen und so die typischen Gasblasen bilden.Prefers the at least partial foaming of the matrix takes place by a physical blowing process. This, too, is up a simple and inexpensive way of foaming The matrix can be realized by at least one gas in the matrix Expansion is brought. This will be the matrix after pultrusion low-boiling liquids added in the course evaporate the polymerization and thus form the typical gas bubbles.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix durch ein Mischverfahren, indem der Matrix mindestens ein Schäumungsmittel zugesetzt und der entstehende Schaum verfestigt wird.In an advantageous embodiment, the at least partially Foaming the matrix by a mixing process by at least one foaming agent is added to the matrix and the resulting foam is solidified.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix durch eine Lösungsmethode, indem aus der Matrix nach der Pultrusion Salze unter Bildung von Hohlräumen herausgelöst werden.In a further advantageous embodiment, the at least partially foaming the matrix by a solution method, from the matrix after pultrusion salts to form cavities be removed.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem faserverstärkten Kunststoffprofil um einen Tank eines Warmwasserspeichers. In vorteilhafter Weise kann hierdurch der Warmwasserspeichertank bereits bei seiner Fertigung mit einer Isolierung versehen werden, so dass sich eine deutliche Kostenersparnis bei der Herstellung ergibt.Preferably it is the fiber-reinforced plastic profile around a tank of a hot water tank. In an advantageous way This allows the hot water storage tank already during its production be provided with an insulation, so that a clear Cost savings in the production results.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:Based of the preferred embodiment shown in the drawing the invention will be described in more detail below. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Pultrusionsanlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffprofils, welches auf einem Wickelkern abgelegt ist. 1 a schematic representation of a pultrusion plant for performing a method for producing a fiber-reinforced plastic profile, which is stored on a winding core.

2 eine Detailansicht auf das auf dem Wickelkern abgelegte, faserverstärkte Kunststoffprofil. 2 a detailed view of the deposited on the winding core, fiber-reinforced plastic profile.

In den Figuren werden gleiche oder im Wesentlichen gleich bleibende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures become the same or substantially the same Elements provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Pultrusionsanlage 16 zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffprofils 10 durch Pultrusion auf der Basis einer thermoplastischen Matrix 12 mit in die Matrix 12 imprägnierten Fasern 14. 1 shows a schematic representation of a pultrusion plant 16 for carrying out a method for producing a fiber-reinforced plastic profile 10 by pultrusion based on a thermoplastic matrix 12 into the matrix 12 impregnated fibers 14 ,

Die Pultrusionsanlage 16 umfasst eine Zuführeinheit 18 zur Zuführung der Fasern 14, einen Wickelkern 20, einen Aufschmelzextruder 22 zur Zuführung von thermoplastischer Schmelze 12 und eine Ummantelungsdüse 24. Hierbei werden die im Wickelverfahren verarbeitbaren Fasern 14 von der als Spule ausgeführten Zuführeinheit 18 abgezogen, in der Ummantelungsdüse 24 mit der durch den Aufschmelzextruder 22 zugeführten thermoplastischen Schmelze 12 imprägniert und auf dem sich drehenden Wickelkern 20 abgelegt.The pultrusion plant 16 includes a feeder unit 18 for feeding the fibers 14 , a winding core 20 , a melting extruder 22 for supplying thermoplastic melt 12 and a jacketing nozzle 24 , Here, the processable in the winding process fibers 14 from the feed unit designed as a spool 18 withdrawn, in the jacketing nozzle 24 with the by the up melting extruder 22 supplied thermoplastic melt 12 impregnated and on the spinning hub 20 stored.

Um ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen bereitzustellen, das eine Isolierung der faserverstärkten Kunststoffprofile bereits im Fertigungsprozess ermöglicht, wird die Matrix 12 nach Durchführung des Pultrusionsverfahrens mindestens teilweise aufgeschäumt. D. h. nach dem Austritt der thermoplastischen Matrix 12 des faserverstärkten Kunststoffprofils 10 aus der Ummantelungsdüse 24 findet ein mindestens teilweises Aufschäumen der Matrix 12 statt, wobei die 1 und 2 das Kunststoffprofil 10 nach dem Aufschäumen der Matrix 12 zeigen.In order to provide a simple and inexpensive process for the production of fiber-reinforced plastic profiles, which allows the fiber-reinforced plastic profiles to be insulated already during the manufacturing process, the matrix becomes 12 foamed up at least partially after the pultrusion process has been carried out. Ie. after the exit of the thermoplastic matrix 12 of the fiber-reinforced plastic profile 10 from the jacket nozzle 24 finds at least partial foaming of the matrix 12 instead, the 1 and 2 the plastic profile 10 after foaming the matrix 12 demonstrate.

Zum Aufschäumen der Matrix 12 nach dem Pultrusionsverfahren können mehrere Möglichkeiten in Betracht gezogen werden, wobei eine erste Möglichkeit in 1 dargestellt ist. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix 12 durch ein chemisches Treibverfahren erfolgt, indem der Matrix 12 vorzugsweise mindestens ein Treibmittel 26 zugesetzt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Treibmittel 26 vorzugsweise über den Aufschmelzextruder 22 zugesetzt. Durch den Zusatz des Treibmittels 26 erreicht man bei einer chemischen Reaktion eine Gasentwicklung, welche zur Bildung des Schaumstoffes ausreicht.For foaming the matrix 12 According to the pultrusion method, several possibilities can be considered, with a first possibility in 1 is shown. The first possibility is that the at least partial foaming of the matrix 12 by a chemical blowing process takes place by the matrix 12 preferably at least one propellant 26 is added. In the present embodiment, the blowing agent 26 preferably via the melt-down extruder 22 added. By the addition of the blowing agent 26 In a chemical reaction, gas evolution is achieved which is sufficient to form the foam.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix 12 durch ein physikalisches Treibverfahren erfolgt, indem vorzugsweise mindestens ein Gas in der Matrix 12 zur Expansion gebracht wird. D. h. in der sich verfestigenden Matrix 12 wird das Gas, das sich unter hohem Druck in der Matrix 12 gelöst hat, zur Expansion gebracht. Hierdurch entstehen viele Gasblasen in der Matrix 12 des Kunststoffprofils 10.A second possibility is that the at least partial foaming of the matrix 12 by a physical blowing process, preferably by at least one gas in the matrix 12 is brought to expansion. Ie. in the solidifying matrix 12 The gas that is under high pressure in the matrix 12 solved, brought to expansion. This creates many gas bubbles in the matrix 12 the plastic profile 10 ,

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix 12 durch ein Mischverfahren erfolgt. Vorzugsweise wird der Matrix 12 mindestens ein Schäumungsmittel zugesetzt. Der dadurch entstehende Schaum wird dann verfestigt.A third possibility is that the at least partial foaming of the matrix 12 done by a mixing process. Preferably, the matrix becomes 12 at least one foaming agent is added. The resulting foam is then solidified.

Eine vierte Möglichkeit besteht darin, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix 12 durch eine Lösungsmethode erfolgt, indem aus der Matrix 12 Salze unter Bildung von Hohlräumen herausgelöst werden. D. h. durch Herauslösen verschiedener Salze aus der Matrix des Kunststoffprofils werden ein Schaumprofil bildende Hohlräume erzeugt.A fourth possibility is that the at least partial foaming of the matrix 12 by a solution method, by removing from the matrix 12 Salts are removed to form cavities. Ie. By dissolving various salts from the matrix of the plastic profile, a foam profile-forming cavities are produced.

Bevorzugt handelt es sich bei dem faserverstärkten Kunststoffprofil 10 um einen Tank eines Warmwasserspeichers.The fiber-reinforced plastic profile is preferably used 10 around a tank of a hot water tank.

1010
faserverstärktes Kunststoffprofilfiber reinforced Plastic profile
1212
thermoplastische Matrixthermoplastic matrix
1414
Fasernfibers
1616
Pultrusionsanlagepultrusion
1818
Zuführeinheit zur Zuführung von Fasernfeed for feeding fibers
2020
Wickelkernwinding core
2222
Aufschmelzextrudermelting extruder
2424
UmmantelungsdüseUmmantelungsdüse
2626
Treibmittelpropellant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19852159 C1 [0002] - DE 19852159 C1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung mindestens eines faserverstärkten Kunststoffprofiles (10) durch Pultrusion auf der Basis einer thermoplastischen Matrix (12) mit in die Matrix (12) imprägnierten Fasern (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (12) nach Durchführung des Pultrusionsverfahrens mindestens teilweise aufgeschäumt wird.Method for producing at least one fiber-reinforced plastic profile ( 10 ) by pultrusion based on a thermoplastic matrix ( 12 ) into the matrix ( 12 ) impregnated fibers ( 14 ), characterized in that the matrix ( 12 ) is at least partially foamed after carrying out the pultrusion process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix (12) durch ein chemisches Treibverfahren erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the at least partial foaming of the matrix ( 12 ) by a chemical blowing process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrix (12) mindestens ein Treibmittel zugesetzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the matrix ( 12 ) at least one propellant is added. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix (12) durch ein physikalisches Treibverfahren erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the at least partial foaming of the matrix ( 12 ) by a physical blowing process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Matrix (12) mindestens ein Gas zur Expansion gebracht wird.Method according to claim 1 or 4, characterized in that in the matrix ( 12 ) at least one gas is brought to expansion. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix (12) durch ein Mischverfahren erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the at least partial foaming of the matrix ( 12 ) by a mixing process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrix (12) mindestens ein Schäumungsmittel zugesetzt und der entstehende Schaum verfestigt wird.Method according to claim 1 or 6, characterized in that the matrix ( 12 ) at least one foaming agent is added and the resulting foam is solidified. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens teilweise Aufschäumen der Matrix (12) durch eine Lösungsmethode erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the at least partial foaming of the matrix ( 12 ) by a solution method. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Matrix (12) Salze unter Bildung von Hohlräumen herausgelöst werden.Method according to claim 1 or 8, characterized in that from the matrix ( 12 ) Salts are removed to form cavities. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem faserverstärkten Kunststoffprofil (10) um einen Tank eines Warmwasserspeichers handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the fiber-reinforced plastic profile ( 10 ) is a tank of a hot water tank.
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